專利名稱：一種窗式照明白光led平板燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于室內照明技術領域，具體涉及一種窗式照明白光LED平板燈。
背景技術：
LED室內照明燈具中，用于裝飾和反射用途的LED照明燈具如底燈、吊燈、投射燈等可以完全勝任于任何場合，包括美術館，博物館等對色度要求較高的場所；但是對于商場、寫字樓、教室等大規(guī)模空間來說，作為大范圍照明的燈管型LED照明燈具雖然已經誕生，但是其指向性高、存在炫光、LED燈珠排列過密、散熱困難、散熱板重量大、設計成本過高等問題仍然制約著其市場競爭力，難以得到普遍應用；此后，基于液晶(LCD)背光源技術的 LED平板/平面室內照明燈具應運而生，可解決大面積平均照度和無炫光照明的問題。所述基于液晶背光源技術的LED平板/平面室內照明燈具，現有技術都需采用導光板，從LED燈條發(fā)出的光首先要耦合到導光板，然后經導光板多次反射后再從表面散射體射出，由于多次的耦合及反射損耗作用，其直接降低了 LED平板/平面燈具的出光效率； 對于大面積(例如1平方米)的LED平板/平面燈具，為了提高出光強度，就需要使用大功率的LED燈條，其帶來的困難是耗電量和溫度升高(散熱)的問題，LED的不耐熱必然會帶來燈芯壽命的縮短，為了增強散熱作用，就需要添設各種復雜的散熱結構，例如鋁基板和鋁型材/鋁板散熱片等，其既耗材又會增加燈具重量，由此，所述現有LED平板燈的設計很難同時兼顧出光效率、散熱、重量等問題。再有，如同IXD-TV的背光模組大約占原材料成本的23% (15英寸)到37% (30英寸)，是LCD-TV原材料中比例最大的一部分，所述基于液晶(LCD)背光源技術的LED平板/ 平面室內照明燈具，其所采用的導光板、鋁基板和鋁型材/鋁板散熱片是主要的材料成本， 該材料成本較高，由此造成燈具整體制造成本高，故一直難以得到市場的認可。有鑒于此，本發(fā)明人對LED平板燈具進行了深入研究，本案由此產生。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種窗式照明白光LED平板燈，其無需導光板、鋁基板及散熱片等材料，解決了現有技術中LED平板燈具存在出光效率低、散熱結構復雜又耗材、整燈制造成本高等問題，具有結構簡單、輕便可靠、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點。為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種窗式照明白光LED平板燈，其包括窗框架、前面板、后面板、LED燈條、反射槽及柱面透鏡；上述前面板、后面板分別適配安裝在上述窗框架的前、后側面上，且此窗框架內對應上述前、后面板間形成一空氣層光通道；上述反射槽為長條狀“C”型槽，其以開口朝向上述空氣層光通道方式適配鑲嵌在上述窗框架的豎直邊框上，上述反射槽的內壁設有一層全反射金屬膜，該反射槽的底面與上述前面板間的夾角為銳角，且該底面上開設有若干個沿上述反射槽長度方向排列的通孔；上述窗框架的豎直邊框內對應上述反射槽的底面的外側處形成有一開口朝向該底面且上下貫通的氣體導流槽，上述LED燈條適配安裝在該氣體導流槽內并該LED燈條上的若干顆LED燈珠與上述若干個通孔相對應設置，上述柱面透鏡適配定位在上述反射槽內且該柱面透鏡與上述LED燈珠、通孔呈中心同軸設置。上述窗框架為塑料窗框架，其內形成有若干個矩形窗格，該每矩形窗格均有用于安裝上述LED燈條、反射槽及柱面透鏡的左、右豎直邊框結構。上述矩形窗格的寬度不大于400mm，長度不大于1000mm。 上述LED燈條包括一長條狀的電路板和焊接在該電路板上的若干顆LED燈珠和若干個限流電阻。上述反射槽的底面與上述前面板間的夾角為85 80°。上述前面板的外表面上貼有一層透明的貼膜。上述后面板上朝向上述前面板的一側面上貼設有鏡面反光膜。采用上述方案后，本發(fā)明一種窗式照明白光LED平板燈，其采用壁掛式方式安裝在墻壁上，工作時，窗框架的豎直邊框內的白光LED燈珠發(fā)出的發(fā)散光束，其通過反射槽的通孔進入柱面透鏡，從側面看，所述經柱面透鏡匯聚后的光束為準平行光束(匯聚在前面板上)，而從前面板正面看，所述光束仍為發(fā)散的；所述LED燈珠、通孔及柱面透鏡呈中心同軸設置，且反射槽與前面板間的夾角呈銳角，根據LED的配光曲線可知，照射在前面板上的光束呈基本均勻的亮度分布，再經前面板的散射作用由此可得到光分布均勻且柔和的面光源照明；所述上下貫通的氣體導流槽作為LED燈條的散熱途徑，其應用氣體煙囪效應實現快速導熱散熱效果。由此，本發(fā)明同現有技術相比，無需導光板、鋁基板及散熱片等材料，而是通過側面聚焦使光束集中到前面板上，散熱途徑通過靈活設置的氣體導流槽實現，解決了現有技術中LED平板燈具存在出光效率低、散熱結構復雜又耗材、整燈制造成本高問題，具有自然光照明效果、結構簡單、輕便可靠、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點，可廣泛應用于如寫字樓、教室、居家等場所照明。


圖1為本發(fā)明較佳實施例的結構分解示意圖；圖2為本發(fā)明的正面結構示意圖；圖3為本發(fā)明柱面透鏡、反射槽及LED燈條的立體結構示意圖；圖4是本發(fā)明一豎直邊框的橫截面示意圖；圖5為本發(fā)明氣體導流槽的煙囪效應散熱原理圖；圖6是本發(fā)明的光路原理圖。標號說明窗框架1矩形窗格11
氣體導流槽12LED燈條2
電路板21LED燈珠22
限流電阻23反射槽3
底面31通孔32
柱面透鏡4光束41
貼膜5前面板6
鏡面反光膜7后面板8空氣層光通道 9
具體實施例方式為了進一步解釋本發(fā)明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行詳細闡述。如圖1-4為本發(fā)明涉及的一種窗式照明白光LED平板燈，其主要包括窗框架1、LED 燈條2、反射槽3、柱面透鏡4、前面板6及后面板8 ；其中所述窗框架1，其由前后兩片注塑成型的具有多個矩形窗格11的塑料窗框架組成，該矩形窗格11可以設置有1、2、4、6或9個，以組成多種面積不等的白光LED平板燈，圖 1中給出一較佳實施例，矩形窗格11設有4個，每矩形窗格11均包含有用于安裝下述LED 燈條2、反射槽3及柱面透鏡4的左、右豎直邊框結構；為了保證整個平板燈的照明度，所述矩形窗格11的尺寸有所限制，較佳地，其寬度為不大于400mm，長度為不大于IOOOmm ；所述前面板6，其為乳白或亞光霧面的亞克力/有機玻璃面板，厚度為1 2mm，其適配嵌設在窗框架1的各矩形窗格11的前側面上(參見圖4)，前面板6的外表面貼有一層透明的藍天白云貼膜5，其用于消除眩光，模擬自然光，使從前面板6出射的光束的視覺效果更加柔和舒適；所述后面板8，由普通塑料板或者鐵板材料制成，厚度為0. 5 1mm，其適配嵌設在窗框架1的各矩形窗格11的后側面上(參見圖4)，后面板8上朝向前面板6的一側面上及矩形窗格12的四周均貼設有鏡面反光紙或鏡面反光膜7，該鏡面反光紙或鏡面反光膜7為鍍鋁薄膜或其它反光膜，用于反射下述LED燈珠21照射到后面板8上的雜散光線，由此起到減小光能量損失的作用；上述前面板6和后面板8嵌設在窗框架1后，前面板6與后面板 8間形成一個空氣層光通道9 (參見圖6)，該空氣層光通道9的厚度較佳為5 IOmm ；所述反射槽3，如圖3所示，其為注塑成型的長條狀“C”型槽，其以開口朝向空氣層光通道9方式適配鑲嵌在窗框架1的各矩形窗格11的左、右豎直邊框上(參見圖4)，反射槽3的三面內壁上均設有一層用于對照射在其上的光線進行全反射的全反射金屬膜，反射槽3的底面31與前面板6間的夾角為銳角，該銳角較佳角度范圍為85 80°，如圖6所示，則每個矩形窗格11內，由前面板6、后面板8及左、右反射槽3共同組成的橫截面結構呈梯形狀，所述各反射槽3的底面31上均開設有若干個沿反射槽3長度方向排列的通孔32 ；所述LED燈條2，如圖3所示，其包括一長條狀的電路板21和焊接在該電路板21 上的若干顆LED燈珠22和若干個限流電阻23 ；LED燈條2固定安裝在反射槽3的底面31 的外側處，具體于窗框架1的各豎直邊框內對應反射槽3的底面31的外側處形成有一開口朝向該底面31的氣體導流槽12，則底面31作為該氣體導流槽12的一側壁，該氣體導流槽 12呈沿豎直邊框長度方向延伸的條形槽結構，且該條形槽結構的上下兩端相互貫通；LED 燈條2適配安裝在氣體導流槽12內，具體如圖4所示，電路板21呈與底面31相平行方式定位在氣體導流槽12內，則所述若干顆LED燈珠22與所述若干個通孔32呈相對應且中心同軸設置；如圖5所示，所述氣體導流槽12的設置能夠形成煙囪效應，冷空氣不斷從氣體導流槽12的底端吸入，LED燈珠22點亮時產生的熱量被煙囪效應形成的氣流直接冷卻，由此實現快速導熱散熱作用；
所述柱面透鏡4，其采用亞克力/有機玻璃模壓/注塑成型，具體如圖3所示，柱面透鏡4采用平凸結構，形狀為一個半圓柱體，其橫截面一邊為直線，另一邊為半圓弧，圓弧半徑為2. 5-4mm，柱面透鏡4的長度可以是窗框架1的豎直邊框的長度，也可以由幾條柱面透鏡拼接成豎直邊框的長度；安裝時，柱面透鏡4適配定位在反射槽3內，反射槽3的內側形狀和尺寸與柱面透鏡4相匹配，使柱面透鏡4可以牢固地卡持在反射槽3內；所述柱面透鏡4與LED燈珠22、通孔32呈中心同軸設置，這樣LED燈珠22可透過反射槽3上的通孔 32并通柱面透鏡4將光線以一定角度掠射在前面板6上，通過該前面板6的散射而變成面光源。由此，本發(fā)明一種窗式照明白光LED平板燈，其采用壁掛式方式安裝在墻壁上，工作時，如圖6所示，窗框架1的豎直邊框內的LED燈珠22發(fā)出的發(fā)散光束，其通過反射槽 3的通孔32進入柱面透鏡4，從側面看，所述經柱面透鏡4匯聚后的光束41為準平行光束 (匯聚在前面板6上)，而從前面板6正面看，所述光束41仍為發(fā)散的，其光分布均勻且柔和；由于光束41通過側面聚焦而直接集中到前面板6上，沒有經過反射損失，所以本發(fā)明的 LED光出射效率比一般導光板式平板燈的出射效率高，另外本發(fā)明設計中，從前面板6出射的散射光還經透明的藍天白云貼膜5在射出，其使光線更加均勻柔和，接近自然光效果。參見圖6，所述LED燈珠22、通孔32及柱面透鏡4為中心同軸設置，因反射槽3與前面板的6夾角為銳角(較佳為85 80° )，則經柱面透鏡6聚焦后的光束41以小角度 (5-10° )掠射在前面板6上，根據LED的配光曲線可知，照射在前面板6上的光束41在柱面透鏡4的主軸上的光強度最大，靠近反射槽3的一側的光強度較小，由于后者光線的入射角(光線與前面板法線的夾角)比前者小，所以該側邊上的單位面積上的光通量(照度) 可以做到基本不變，而所述光束41在遠離反射槽3的一側，因光強度小并且入射角大，所以照度也小，故前面板3的中心區(qū)域采用窗框架1的左、右豎直邊框發(fā)出的兩光束的疊加，使中心區(qū)域的照度與兩側基本一致，再經前面板6的散射作用由此可得到光分布均勻的面光源照明，使室內照明效果猶如白天的窗戶照明，舒適，自然，柔和。由此，本發(fā)明同現有技術相比，無需導光板、鋁基板及散熱片等材料，而是通過側面聚焦使光束集中到前面板6上，散熱途徑通過靈活設置的氣體導流槽12實現，解決了現有技術中LED平板燈具存在出光效率低、散熱結構復雜又耗材、整燈制造成本高問題，具有自然光照明效果、結構簡單、輕便可靠、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點，可廣泛應用于如寫字樓、教室、居家等場所照明。本發(fā)明較佳實施例中，所述柱面透鏡4的半徑、反射槽3的底面31與前面板6間的夾角是根據矩形窗格11的尺寸(即前面板6的發(fā)光面積)而設計的，則對應不同的前面板6的發(fā)光面積，可以適當改變柱面透鏡4的半徑及反射槽3的底面與前面板6間的夾角， 由此使得前面板6得到均勻的照明。本發(fā)明窗式照明白光LED平板燈，其較佳厚度為10 15mm，面積為0. 36 2平方米，所述窗框架1的邊框寬度為16-32mm，其中，橫邊框的寬度為16mm左右，其內用于放置供電導線；位于兩邊的豎直邊框的寬度為22mm左右，其內各放置一反射槽、一LED燈條及一柱面透鏡，并留有一空心的氣體導流槽；位于中間的豎直邊框的寬度為32mm左右，其內相背對的放置有二反射槽、二 LED燈條及二柱面透鏡，并留有二空心的氣體導流槽。所述氣體導流槽12，其內邊長為8-10mm，為了減小氣流阻力，提高氣流速度，氣體導流槽12的內壁應盡量光滑，同時應保持較好的密封性。所述LED燈條2的長度可以是本發(fā)明LED平板燈豎直邊框的長度，也可以由幾條 LED燈條拼接成豎直邊框的長度；電路板21為單面印刷電路板，其寬度6-8mm ；LED燈珠22 為小功率白光LED燈珠，其采用貼片式封裝，出射光束的發(fā)散角120°，單顆LED燈珠功率小于90mW，LED燈珠之間的距離為15mm，以7顆LED燈珠22串聯一個電阻23為一燈組，全部燈組并聯后以24V直流低壓電源供電，24V直流低壓電源可以采用外部開關電源方式，目的是方便用戶更換開關電源，因為LED燈珠的使用壽命遠大于開關電源的使用壽命。上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產品形態(tài)和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權利要求
1.一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于包括窗框架、前面板、后面板、LED燈條、 反射槽及柱面透鏡；上述前面板、后面板分別適配安裝在上述窗框架的前、后側面上，且此窗框架內對應上述前、后面板間形成一空氣層光通道；上述反射槽為長條狀“C”型槽，其以開口朝向上述空氣層光通道方式適配鑲嵌在上述窗框架的豎直邊框上，上述反射槽的內壁設有一層全反射金屬膜，該反射槽的底面與上述前面板間的夾角為銳角，且該底面上開設有若干個沿上述反射槽長度方向排列的通孔；上述窗框架的豎直邊框內對應上述反射槽的底面的外側處形成有一開口朝向該底面且上下貫通的氣體導流槽，上述LED燈條適配安裝在該氣體導流槽內并該LED燈條上的若干顆LED燈珠與上述若干個通孔相對應設置，上述柱面透鏡適配定位在上述反射槽內且該柱面透鏡與上述LED燈珠、通孔呈中心同軸設置。
2.如權利要求1所述的一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于上述窗框架為塑料窗框架，其內形成有若干個矩形窗格，該每矩形窗格均有用于安裝上述LED燈條、反射槽及柱面透鏡的左、右豎直邊框結構。
3.如權利要求2所述的一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于上述矩形窗格的寬度不大于400mm，長度不大于1000mm。
4.如權利要求1所述的一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于上述LED燈條包括一長條狀的電路板和焊接在該電路板上的若干顆LED燈珠和若干個限流電阻。
5.如權利要求1所述的一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于上述反射槽的底面與上述前面板間的夾角為85 80°。
6.如權利要求1所述的一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于上述前面板的外表面上貼有一層透明的貼膜。
7.如權利要求1所述的一種窗式照明白光LED平板燈，其特征在于上述后面板上朝向上述前面板的一側面上貼設有鏡面反光膜。
全文摘要
本發(fā)明公開一種窗式照明白光LED平板燈，其包括窗框架、前面板、后面板、LED燈條、反射槽及柱面透鏡；前面板、后面板分別適配安裝在窗框架的前、后側面上，且于前、后面板間形成一空氣層光通道；反射槽鑲嵌在窗框架的豎直邊框上，其底面與前面板間的夾角為銳角，且該底面上開設有若干個通孔；窗框架的豎直邊框內形成有氣體導流槽，LED燈條適配安裝在該氣體導流槽內并LED燈珠與通孔相對應設置，柱面透鏡適配定位在反射槽內且該柱面透鏡與LED燈珠、通孔呈中心同軸設置；本發(fā)明無需導光板、鋁基板及散熱片等材料，解決了現有技術中存在出光效率低、散熱結構復雜又耗材、整燈制造成本高等問題，具有結構簡單、輕便可靠、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點。
文檔編號F21S8/00GK102364223SQ20111032910
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年10月26日
發(fā)明者莊其仁, 智佳軍, 車玉彩 申請人:華僑大學